Raman Spectroscopy Peers Through Packaging

Význam tématu

Ramanova spektroskopie představuje univerzální nástroj pro neinvazivní identifikaci chemických látek. Tradiční konfokální konfigurace však selhávají při měření skrz difuzně rozptylující obaly, což omezuje její použití v praxi. Nová technika See‐through Raman (STRaman) tuto bariéru odstraňuje a umožňuje detekci látek pod plastovými obaly, tabletovými povlaky či papírovými obálkami bez poškození vzorku.

Cíle a přehled studie

Cílem práce je představit principy a výhody STRaman spektroskopie pro neinvazivní zkoumání materiálů pod difuzně rozptylujícími krycími vrstvami. Autoři demonstrují její schopnost identifikovat farmaceutické látky, cukry či energetické materiály v různých typech obalů a syntetizují její srovnání se SORS i konvenčním Ramanem.

Použitá metodika a instrumentace

Ve všech experimentech bylo použito přenosné spektrometrické zařízení i-Raman Pro ST (B&W Tek) vybavené 450mW 785nm laserem. Spektra byla kalibrována pomocí standardů NIST SRM 2241. STRaman sondy pracují s účinnou plochou až 4 mm v průměru, což snižuje hustotu laserového výkonu a zvyšuje hloubku vzorkování. Technologie je kompatibilní s konfokálními adaptéry, čočkami pro měření ve vzdálenosti, mikroskopickými držáky i průmyslovými sondami.

Hlavní výsledky a diskuse

• Identifikace sodného benzoátu skrz bílou HDPE láhev: STRaman odhaluje charakteristické vrcholy pod obalem, tradiční Raman se projeví pouze signaturou plastu.
• Detekce D-(+) glukózy v papírové obálce: technologie překonává silnou difuzní fluorescenci celulózy a umožňuje přímou identifikaci cukru.
• Měření farmaceutických tablet: aktivní složky (ibuprofen, acetaminofen, kyselina acetylsalicylová, kofein) jsou konzistentně detekovány bez nutnosti odstraňovat povlak.
• Reprodukovatelnost: větší plochy vzorkování výrazně snížily variabilitu spekter; u SORS a konvekční konfokální sondy se objevovaly falešné negativní výsledky.
• Analýza citlivých materiálů: snížená hustota laseru dovoluje měření foto- či termolabilních vzorků, léčiv i biologických tkání bez poškození.

Přínosy a praktické využití metody

STRaman výrazně rozšiřuje pole použití Ramanovy spektroskopie v oblasti kontroly kvality, farmaceutické výroby, celního a bezpečnostního šetření, forenzního zkoumání i pracovního nasazení v terénu. Neinvazivní měření bez odběru vzorku urychluje inspekce a minimalizuje riziko kontaminace či poškození.

Budoucí trendy a možnosti využití

Vývoj dále směřuje k miniaturizaci sond a integraci se strojovým učením pro automatizované vyhodnocování spekter. Kombinace STRamanu s lineární výrobou (PAT) či dálkovým měřením rozšíří možnosti on‐line monitoringu a aplikací ve zdravotnictví či ochraně kulturního dědictví.

Závěr

See‐through Raman spektroskopie představuje významný pokrok v neinvazivní analytické chemii. Díky větší ploše vzorkování a nižší hustotě laserového výkonu umožňuje spolehlivou detekci látek skrz difuzně rozptylující materiály bez nutnosti mechanického zásahu do obalů.

Reference

• I.R. Lewis a H.G.M. Edwards (2001). Handbook of Raman Spectroscopy.
• J.M. Chalmers et al. (2012). Infrared and Raman Spectroscopy in Forensic Science.
• R. McCreery et al. (1998). Noninvasive identification of materials inside USP vials with Raman spectroscopy.
• K. Kong et al. (2015). Raman spectroscopy for medical diagnostics.
• M.D. Hargreaves (2014). Handheld Raman spectrometers and their applications.
• P. Matousek et al. (2005). Subsurface probing using spatially offset Raman spectroscopy.
• S.J. Choquette et al. (2007). Relative intensity correction of Raman spectrometers.
• P. Matousek et al. (2006). Noninvasive Raman spectroscopy of human tissue in vivo.
• X.-F. Ling et al. (2002). FT‐Raman investigation of human stomach tissue.